自动测试系统的定义及组成方案

一般意义的自动测试系统是对那些能自动完成激励、数据处理，并显示或输出测试结果的一类系统的统称。通常这类系统是在标准的测控系统总线或仪器总线的基础上组建而成的，并且具有高速度、高精度、多功能、多参数和宽测量范围等特点。其中，仪器总线有CAMAC（Computer Automated Measurement And Control）、GPIB（通用接口总线）、VXI（高速计算机总线在测量仪器领域的扩展）、专为工业数据采集与自动化应用量身定制的模块化仪器平台等。工程上的自动测试系统（Automatic Test System，ATS）往往针对一定的应用领域和被测对象，并且常以应用对象命名，如飞机自动测试系统、发动机自动测试系统、雷达自动测试系统、印制电路板自动测试系统等。此外，其也可以按照应用场合来划分，如可分为生产过程用自动测试系统、场站维护用自动测试系统等。

自动测试系统由自动测试设备（ATE）、测试程序集（TPS）和测试程序集软件开发工具三部分所组成。

（一）自动测试设备

自动测试设备（ATE）是指用来完成测试任务的全部硬件和相应的操作系统软件。ATE的心脏是计算机。该计算机的作用是控制复杂的测试仪器，如数字多用表、波形分析仪、信号发生器及开关组件等。这些设备在测试软件的控制下工作，通常提供被测对象的电路或部件所要求的激励，然后在不同的引脚、端口或连接点上测量被测对象的响应，确定该被测对象是否具有规范中规定的功能或性能。ATE有着自己的操作系统，以实现内部事务的管理、跟踪维护要求及测试过程排序，并存储和检索相应的技术手册内容。常见的ATB系统都属于以下六种自动测试系统的范畴：半导体产品及器件自动测试系统、电路板自动测试系统、功能自动测试系统、采用替换对比方法的自动测试系统、采用参考对比方法的自动测试系统以及基于通用ATE的自动测试系统。

采用自动测试设备最直接的目的是将产品的测试过程自动化。基本做法是将实现产品测试所需的资源集成到一个统一的系统之中，并且测试过程由系统中的控制器（计算机）通过执行测试软件来控制。ATE中，若控制器与信号源、测量仪器及开关系统之间的连接采用非标准的接口总线，则构成第一代专用型ATE。若控制器、信号源、测量仪器等之间的连接是通过程控仪器的GPIB来实现的，则构成第二代ATE系统。控制器、测量仪器、程控电源和开关系统在电气上都是具有GPIB接口的台式智能仪器，它们在电气上是通过标准的GPIB电缆串接，而在机械上是各个独立的仪器在ATE机柜中累叠安放。若ATE中的信号源、测量仪器、矩阵开关/多路转换器等设备为VXI（或PXI）总线模块，系统组建以VXI（或PXI）总线为基础，则构成第三代ATE系统。在这类系统中，其核心的测量仪器、信号源、开关组件等被集成到一个或几个VXI（或PXI）总线机箱中，控制器也可以是嵌入式的。这时，它是一个模块化的计算机，直接插入VXI（或PXI）总线机箱中。它对仪器、设备的控制直接通过VXI（或PXI）总线进行，传输速率最快。控制器也可以是外置的通用计算机，这时控制器对VXI仪器等设备的控制需经过外总线GPIB或MXI-2（多系统接口总线）等来实现。其传输速率低于内嵌控制器，但具有更好的配置灵活性且升级方便。

（二）测试程序集

测试程序集（TPS）是与被测对象（UUT）及其测试要求密切相关的硬件与软件的集合。测试程序集由三部分组成：①测试程序（TP）；②接口适配器（TUA）及其专用电缆；③测试/诊断被测对象所需的文件及附加的设备。(www.xing528.com)

TPS的高质量低成本开发和有效的使用和维护，至今仍是自动测试领域面临的重要研究课题。在自动测试系统的总成本中，TPS是极其重要的成本因素。对于某些复杂的被测对象，如飞机、导弹这一类系统，其各类测试所需要的多种TPS的总成本，甚至会超过ATE的成本。

测试程序是在ATE的计算机上运行，用于控制ATE的资源，测试指定的被测对象的软件的总称。它包含对测试过程的控制及对所测得的响应信号的处理，完成对被测对象是“正常”还是“故障”的判断。在“故障”时，它还应能隔离故障，找出故障源。这两部分软件的开发必须以对UUT的详尽分析为基础，要求该UUT的生产商提供UUT的各种技术文件、资料和图纸。通常包括下述文件的一部分或全部：UUT的产品技术手册、UUT的硬件和软件开发规范、UUT的硬件及软件的设计说明、原理电路图和逻辑图、接口控制连接图、产品验收测试文件、生产商已开发的测试需求文件、现有的测试程序、UUT的内部测试（Built-In Test，BIT）文件、UUT的重要时序图和波形图、与UUT有关的重要的公式和传递函数、UUT的故障模式及相关的数据等。这就要求测试程序的开发者不仅要有软件开发能力和经验，还要有足够的与UUT有关的专业知识，以实现对UUT的深入分析和理解。UUT的各种技术文件和资料往往涉及该UUT生产商的专有权，这也增加了测试程序开发的难度。为了实现TPS的可移植性，即TPS可与不同的ATE配合工作，要求测试程序采用通用的测试语言（如ATLAS语言）编写，或在规定的系列通用软件开发环境下完成开发。

接口适配器用于连接ATE与UUT。接口适配器的一侧可通过接卡器的ICA（Interface Connector Assembly）与ITA（Interface Test Adapter）的配对插接，完成接口适配器与ATE的连接。在接口适配器的另一侧配置一组连接器插座，再经由若干专用的测试电缆，连接到相应的UUT。

为了实现TPS的可移植，接口适配器与ATE的接口必须遵循一定的标准或行业通用的接口连接规范，其中ARINC608A规范是一个重要的规范。标准接口功能说明、接卡器模块定义、标准接口机械规范、ATE电缆走线及接地连接指导、接口适配器的识别等方面的内容对接口适配器的开发极具参考价值。

TPS的开发工作可分为两个主要方面：一方面是建立TPS的开发环境；另一方面是TPS的工程实现。前者包括制定开发策略，确定人员配置，拟定开发进度计划，选择必需的开发工具，建立各TPS中的共同的开发进程等。工程实现的内容包括针对各个UUT分析测试需求并编写需求文件，确定UUT的测试策略和诊断方法，完成TPS硬件和软件的设计与集成，TPS产品交付及用户培训等。

开发测试软件要求一系列的工具，这些工具统称为测试程序集软件开发工具（TPS软件开发工具），有时亦被称为TPS软件开发环境。它可包括ATE和UUT仿真器、ATE和UUT描述语言、编程工具（如各种编译器）等。不同的自动测试系统所能提供的测试程序集软件开发工具会有所不同。